JPH0789537B2 - X-ray reduction projection exposure system - Google Patents
X-ray reduction projection exposure systemInfo
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- JPH0789537B2 JPH0789537B2 JP61205143A JP20514386A JPH0789537B2 JP H0789537 B2 JPH0789537 B2 JP H0789537B2 JP 61205143 A JP61205143 A JP 61205143A JP 20514386 A JP20514386 A JP 20514386A JP H0789537 B2 JPH0789537 B2 JP H0789537B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、X線から真空紫外領域での光源を用いてウェ
ハ上に微細パターンを形成するX線縮小投影露光装置に
関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an X-ray reduction projection exposure apparatus for forming a fine pattern on a wafer by using a light source in the vacuum ultraviolet region from X-rays.
従来の微細パターン形成方法としては、波長400nm前後
の紫外線による露光方式が用いられてきているが、パタ
ーン寸法が1μm前後になると、回折,干渉のために物
理的な解像限界となり、1μm以下のパターン形成方法
としては有用ではない。解像度向上策として短波長化が
考えられるが、この場合は適当な屈折率をもつレンズ材
料が存在しなくなる。電子ビームによれば微細パターン
が容易に形成できるが、生産性については、なお問題が
ある。As a conventional fine pattern forming method, an exposure method using ultraviolet rays having a wavelength of about 400 nm has been used. However, when the pattern dimension is about 1 μm, the physical resolution limit is reached due to diffraction and interference, and the pattern size is less than 1 μm. It is not useful as a pattern forming method. Shortening the wavelength is considered as a measure for improving the resolution, but in this case, there is no lens material having an appropriate refractive index. A fine pattern can be easily formed by using an electron beam, but there is still a problem in productivity.
このため、マスクを電子ビーム露光で製作し、そのマス
クをウェハ上に転写する方法が望まれる。この方法とし
て、軟X線(0.4〜4nm)を用いた方式が1972年にMITの
スミス(Smith)らによって提案されている。この方法
は、第7図に示すように、X線に対して透過性の膜の上
に、X線を吸収するパターンを形成したマスク2と、レ
ジストを塗布したウェハ3との数十μmの間隔をおいて
平行に設置し、マスク2面に垂直な方向からX線1を照
射することによって、マスク2上のパターンをウェハ3
上に転写するものである。この方式は、高い解像性,耐
じん性等の特徴のある優れた転写技術であることが確認
されているが、等倍投影のために、電子ビーム露光機の
性能以上にX線の転写性能(解像度,位置合わせ精度等
の性能)を向上させることができない。また、プロキシ
ミティ露光であるため、転写可能な最小パターン寸法d
は、マスク2とウェハ3間のギャップをS、使用光源波
長をλ、比例定数をKとすると、 d=K(Sλ)1/2 で規定され、ギャップSは、マスク2,ウェハ3のそれぞ
れの平面度に限界があるため、ある程度以上は小さくで
きず、最小パターン寸法dをある値以下には小さくでき
ない。Therefore, a method of manufacturing a mask by electron beam exposure and transferring the mask onto the wafer is desired. As a method of this, a method using soft X-rays (0.4 to 4 nm) was proposed in 1972 by Smith et al. In this method, as shown in FIG. 7, a mask 2 having a pattern for absorbing X-rays formed on a film transparent to X-rays and a resist-coated wafer 3 having a thickness of several tens of μm. The patterns on the mask 2 are formed on the wafer 3 by irradiating X-rays 1 from a direction perpendicular to the surface of the mask 2 by arranging them in parallel at intervals.
It is what is transcribed on. It has been confirmed that this method is an excellent transfer technology with features such as high resolution and dust resistance, but for equal-magnification projection, X-ray transfer exceeds the performance of an electron beam exposure machine. Performance (performance such as resolution and alignment accuracy) cannot be improved. In addition, since the exposure is proximity exposure, the minimum pattern size d that can be transferred is d.
Is defined as d = K (Sλ) 1/2, where S is the gap between the mask 2 and the wafer 3, λ is the wavelength of the light source used, and K is the proportional constant. The gap S is defined by the mask 2 and the wafer 3, respectively. Since there is a limit to the flatness, the minimum pattern dimension d cannot be made smaller than a certain value, and the minimum pattern dimension d cannot be made smaller than a certain value.
また、光源に発散光を用いる場合には、第8図に示すよ
うなランアウト誤差と呼ぶ横方向の位置ずれΔbを生ず
る。第8図は、反り等が大きいためマスク2aのギャップ
がマスク2のギャップSよりΔS分大きい場合を示して
いる。ここで、光源1aとマスク2との間の距離をD、対
象露光領域半径をR、マスク2からマスク2aへのギャッ
プ変動量をΔSとすると、 Δb=(R/D)ΔS と表わされ、Δbの値はギャップ変動量ΔSに比例して
増大する。従って、プロキシミティ露光で高精度なパタ
ーンを得るためには、マスク2とウェハ3との相対位置
を検出する位置検出機構の他に、マスク2とウェハ3の
ギャップを高精度に制御する機構が必要となるなど、装
置構成の複雑化,高度化が要求される。When divergent light is used as the light source, a lateral positional deviation Δb called a runout error occurs as shown in FIG. FIG. 8 shows a case where the gap of the mask 2a is larger than the gap S of the mask 2 by ΔS because of large warpage and the like. Here, if the distance between the light source 1a and the mask 2 is D, the target exposure area radius is R, and the gap variation amount from the mask 2 to the mask 2a is ΔS, then Δb = (R / D) ΔS , Δb increases in proportion to the gap variation amount ΔS. Therefore, in order to obtain a highly accurate pattern by proximity exposure, in addition to the position detection mechanism that detects the relative position between the mask 2 and the wafer 3, a mechanism that controls the gap between the mask 2 and the wafer 3 with high accuracy is required. As a result, the device configuration is required to be complicated and sophisticated.
これに対して、第9図に示すように、X線領域での縮小
投影法として、全反射を利用した方式(昭和60年春季応
用物理学会講演集p309,X線反射露光を用いたパターンの
転写,広島大学 松村著)が提案されている。すなわ
ち、Siウェハ上にAu(金)吸収体のパターンを形成する
ことにより得られたマスク2に全反射となるような入射
角で平行光束を入射すると、パターンに応じた反射光束
が得られ、反射光束に垂直にウェハ3を置くと、入射角
の正弦値に等しい縮小比のパターンが得られる。なお、
第9図の4はミラーである。On the other hand, as shown in FIG. 9, as a reduced projection method in the X-ray region, a method using total internal reflection (Proceedings of the 60th Spring Applied Physics Society of Japan p309, pattern using X-ray reflection exposure Transcription, written by Hiroshima University Matsumura). That is, when a parallel light flux is incident on the mask 2 obtained by forming the pattern of the Au (gold) absorber on the Si wafer at an incident angle such that total reflection occurs, a reflected light flux corresponding to the pattern is obtained, If the wafer 3 is placed perpendicular to the reflected light flux, a pattern with a reduction ratio equal to the sine value of the incident angle is obtained. In addition,
Reference numeral 4 in FIG. 9 is a mirror.
この方法では、X線領域での全反射角度が1〜2度以下
と小さいため、縮小比をきわめて大きくとれるが、逆に
転写用マスク2に大きな面積のものを必要とする。ま
た、この系では、マスク2,ウェハ3間に結像作用がない
ために、マスク2,ウェハ3間の距離を増すと、回折の影
響でパターンのぼけが生ずる等の欠点がある。また、こ
の方法では、一次元すなわち線状の縮小となり、二次元
すなわち面状の縮小はできない。In this method, since the total reflection angle in the X-ray region is as small as 1 to 2 degrees or less, the reduction ratio can be extremely large, but conversely, the transfer mask 2 needs to have a large area. Further, in this system, since there is no image forming effect between the mask 2 and the wafer 3, there is a defect that when the distance between the mask 2 and the wafer 3 is increased, the pattern is blurred due to the influence of diffraction. In addition, this method results in a one-dimensional or linear reduction, but not a two-dimensional or planar reduction.
上述したように従来の装置においては、プロキシミティ
露光での解像度が低く、解像度を高めるためのマスク作
成が等倍であるために困難であり、また、位置合わせ精
度を高めるためのギャップ制御に対して高い精度の6軸
(3方向の軸とこれらの軸に対する3つの回転角度)位
置合わせが要求され、更に、微細構造であるマスクパタ
ーン良否の判定が困難であるなどの問題があった。As described above, in the conventional apparatus, the resolution in proximity exposure is low, and it is difficult to create a mask to increase the resolution at the same size. 6 axes (three directions and three rotation angles with respect to these axes) are required to be aligned with high accuracy, and there is a problem that it is difficult to judge pass / fail of a mask pattern having a fine structure.
このような問題点を解決するために本発明は、後述する
縮小光学系の光軸より離れた位置に配置され図形を有す
る第1の基板と、この第1の基板上にX線を入射する入
射手段と、X線に対し感光性を有する第2の基板と、X
線の進行方向に沿って第1の基板と第1の基板との間に
位置し、第1の基板からのX線がその光軸より所定距離
離れたところに入射する縮小光学系と、この縮小光学系
と光源との間に位置し、かつ、縮小光学系の軸に対して
同心となる円弧状の切り欠きを有する遮光板と、この遮
光板に対して第1の基板と第2の基板とを同期させて移
動させる移動手段とを装置に設けるようにしたものであ
る。In order to solve such a problem, according to the present invention, a first substrate having a figure arranged at a position apart from an optical axis of a reduction optical system, which will be described later, and X-rays are incident on the first substrate. An incident means, a second substrate having photosensitivity to X-rays, X
A reduction optical system which is located between the first substrate and the first substrate along the traveling direction of the line and which makes X-rays from the first substrate enter at a position separated from the optical axis by a predetermined distance. A light-shielding plate that is located between the reduction optical system and the light source and has an arcuate cutout that is concentric with the axis of the reduction optical system; and a first substrate and a second light-shielding plate for the light-shielding plate. The apparatus is provided with a moving unit that moves the substrate in synchronization.
本発明においては、マスク上のパターンはウェハ上に縮
小投影され、マスクを保持する機構とウェハを保持する
機構とは同期して移動する。In the present invention, the pattern on the mask is reduced and projected onto the wafer, and the mechanism for holding the mask and the mechanism for holding the wafer move in synchronization.
縮小光学系のフランホッファ回折での像点の分解能は、
光源の波長をλ,光学系の開口数をNAとすると、ε=0.
5×λ/NAの関係から考えることが出来る。いま、像面上
の分解能を0.1μm,波長λ=100Åとすると、NAは0.05と
なる。X線領域での縮小光学系の設計では、波長λが小
さいため、同じ分解能をもつ紫外光でのNAに比べて1桁
以上NAが小さくて済む。The resolution of the image point in the Franhoffer diffraction of the reduction optical system is
If the wavelength of the light source is λ and the numerical aperture of the optical system is NA, then ε = 0.
It can be considered from the relationship of 5 × λ / NA. Now, assuming that the resolution on the image plane is 0.1 μm and the wavelength λ = 100Å, the NA is 0.05. In the design of the reduction optical system in the X-ray region, since the wavelength λ is small, the NA can be reduced by one digit or more as compared with the NA with ultraviolet light having the same resolution.
次に、焦点深度fdは、 fd=±λ/(2NA2) で与えられる。NAが小さくなるにつれfdが大きくなり、
焦点深度の余裕度を増す。たとえば、上記の例でNA=0.
05となり、λ=100Åでは、fd=±2μmとなる。この
値は、通常の光学系で同じ分解能を得るときの焦点深度
に比べて大きく、装置構成上有利となる。Next, the depth of focus fd is given by fd = ± λ / (2NA 2 ). As NA decreases, fd increases,
Increase the depth of focus margin. For example, NA = 0 in the above example.
05, and at λ = 100Å, fd = ± 2μm. This value is larger than the depth of focus when the same resolution is obtained with an ordinary optical system, which is advantageous in device configuration.
波長λは、使用する多層膜ミラーの反射率の観点から決
定できる。すなわち、多層膜ミラーの反射率Rは波長λ
の4乗に比例し、かつ、ある一定の反射率を得るために
は、層数Nは1/λ2に比例する必要があり、波長λが長
い方では層数Nが小さくても高反射率の膜が得られる。
また、複数の多層膜ミラーで反射光学系を構成する場合
には、複数の多層膜ミラー間で分光反射率の波長のピー
クがオーバラップしている必要があり、λ/Δλが小さ
いこと、すなわちバンド幅が広いほど有利であるが、λ
/Δλは層数の2乗に比例する。よって、縮小光学系で
は、設定波長が長いほど有利となる。また、多層膜ミラ
ーの面粗さと反射率の関係は、 R=exp(−2(2πσCOSα/λ)2) で与えられる。ここで、αは入射角、σは面粗さであ
り、λが大きいほど面粗度の影響が小さくなることが分
かる。The wavelength λ can be determined from the viewpoint of the reflectance of the multilayer mirror used. That is, the reflectance R of the multilayer mirror is the wavelength λ
The number of layers N must be proportional to 1 / λ 2 in order to obtain a certain reflectance in proportion to the fourth power of 4 A rate of film is obtained.
Further, when a reflective optical system is configured with a plurality of multilayer film mirrors, it is necessary that the peaks of the spectral reflectance wavelengths overlap between the plurality of multilayer film mirrors, and λ / Δλ is small, that is, The wider the band width, the better, but λ
/ Δλ is proportional to the square of the number of layers. Therefore, in the reduction optical system, the longer the set wavelength is, the more advantageous it is. The relationship between the surface roughness and the reflectance of the multilayer mirror is given by R = exp (-2 (2πσCOSα / λ) 2 ). Here, α is the incident angle, σ is the surface roughness, and it can be seen that the influence of the surface roughness decreases as λ increases.
さらに、シンクロトロン放射光等の連続波長を用いる場
合には、多層膜の設計波長λ以外の波長成分は像形成上
悪影響をもたらすためカットする必要があるが、長波長
になるにつれてX線の吸収が大きくなり、設計波長のみ
を切り出すことが困難になる。40Å以上の波長帯で透過
率の良いフィルタ材料としては、Al,Mg,Si,SCがあり、
これらの吸収端より長波長側すなわち40Åから400Åの
波長帯とするのが有利である。Furthermore, when continuous wavelengths such as synchrotron radiation are used, wavelength components other than the design wavelength λ of the multilayer film need to be cut because they adversely affect image formation, but X-ray absorption increases as the wavelength becomes longer. Becomes large, and it becomes difficult to cut out only the design wavelength. There are Al, Mg, Si, SC as filter materials with good transmittance in the wavelength band of 40 Å or more,
It is advantageous to set a wavelength band longer than the absorption edge, that is, a wavelength band of 40 Å to 400 Å.
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図でる。第1
図において、3はレジストを塗布した第2の基板として
のウェハ、5はX線、6はX線に対してコントラストを
生成する第1の基板としてのマスク、7は縮小光学系と
しての凹面ミラーである。入射手段(図示せず)からマ
スク6に入射したX線は、マスク6上に形成された吸収
パターンに応じた反射光束となり、凹面ミラー7によっ
て二次元に縮小され、レジストを塗布したウェハ3上に
結像する。すなわち、図中のマスク2上の点A0はウェハ
3上の点A1に、点B0は点B1に結像する。第1図に示すよ
うな光学系においては、ウェハ3にマスク6の図形を正
確に結像させるため、マスク6に対してウェハ3を位置
合わせする位置合わせ手段(図示せず)を有する。FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention. First
In the figure, 3 is a wafer as a second substrate coated with a resist, 5 is an X-ray, 6 is a mask as a first substrate for generating contrast against X-rays, and 7 is a concave mirror as a reduction optical system. Is. The X-rays incident on the mask 6 from the incident means (not shown) become a reflected light flux according to the absorption pattern formed on the mask 6 and are two-dimensionally reduced by the concave mirror 7, and then on the wafer 3 coated with the resist. Image on. That is, in the figure, the point A0 on the mask 2 is imaged at the point A1 on the wafer 3, and the point B0 is imaged at the point B1. The optical system as shown in FIG. 1 has alignment means (not shown) for aligning the wafer 3 with respect to the mask 6 in order to accurately form the image of the mask 6 on the wafer 3.
第1図において、凹面ミラー7を重元素と軽元素からな
る薄膜を交互に形成した多層膜ミラーとした場合には、
ほぼ垂直の入射での結像系が構成でき、マスク6とウェ
ハ3を凹面ミラー7の軸上Lまたはこの近傍に配置でき
るため、収差の小さな結像光学系を構成できる。ここ
で、マスク6として波長λが50Åでは透過型を用いるこ
とも可能であるが、長波長になるにつれX線の吸収が大
きくなり、透過材として適当なものが無く、透過型マス
クとしては吸収体のみからなるステンシルマスクとなら
ざるを得ず、やや複雑化したLSIのパターンでは作成困
難となる。これに対して、軽元素を吸収層としX線の振
幅反射率の高い重元素を反射面すなわち所望のパターン
として構成した反射型マスクでは製作も容易であり、X
線に対するパターンコントラストが得やすく、広い波長
範囲で使用できる。In FIG. 1, when the concave mirror 7 is a multilayer mirror in which thin films of heavy elements and light elements are alternately formed,
An image forming system with almost vertical incidence can be formed, and the mask 6 and the wafer 3 can be arranged on the axis L of the concave mirror 7 or in the vicinity thereof, so that an image forming optical system with small aberration can be formed. Here, it is possible to use a transmission type as the mask 6 when the wavelength λ is 50 Å, but X-ray absorption increases as the wavelength becomes longer, and there is no suitable transmission material. Inevitably, the stencil mask will consist of only the body, and it will be difficult to create with a slightly complicated LSI pattern. On the other hand, a reflective mask having a light element as an absorption layer and a heavy element having a high X-ray amplitude reflectance as a reflecting surface, that is, a desired pattern is easy to manufacture.
It is easy to obtain pattern contrast for lines and can be used in a wide wavelength range.
第2図は本発明の第2の実施例を示す構成図である。第
2図において、7は多層膜を形成した凹面ミラー、8は
円弧上の切り欠き8aをもつ遮光板、9は曲率をもつ全反
射型の反射ミラー、10はマスク保持合わせ機構、11はウ
ェハ保持合わせ機構である。FIG. 2 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 7 is a concave mirror having a multilayer film formed thereon, 8 is a light shielding plate having an arcuate cutout 8a, 9 is a total reflection type reflection mirror having a curvature, 10 is a mask holding and aligning mechanism, and 11 is a wafer. It is a holding and aligning mechanism.
第2図において、球面ミラーの光軸Lに対して平行に入
射し且つ軸上に近い光は、その球面の曲率半径1/2の値
の軸上を交差するが、軸からはずれるにつれ、球面収差
のため軸上の交点が移動し、結像点でのパターンはぼけ
が大きくなる。しかしながら、軸よりある高さの位置を
通過した光とその近傍を通過した光は、その位置での幅
が狭いほど反射後の軸との交点変動を小さく、すなわ
ち、結像点でのパターンぼけを小さくできる。このた
め、この位置に狭い円弧上の切り欠きをもつ遮光板8を
置き、他の成分をカットすることにより、ぼけの小さな
結像パターンを得ることができる。この〔実施例〕の項
の始めの説明に在るように、X線領域で微小分解能を得
るのに必要なNAは、波長が短いため小さくて良く、1枚
の凹面状のミラーの一部分のみを用いれば、収差のない
パターン形成ができる。例えば、縮小倍率1/10で波長10
0Å像面での分解能ε=0.1μmの例では、マスク面に入
射する開口数NA=0.005で良く、切り欠きと物体との距
離を100mmとすると、切り欠きとして0.5mm設ければ良
い。この際の結像パターンは、遮光板8の円弧上の切り
欠き8aが縮小されたものとなるため、大面積の露光パタ
ーンを得るためには、移動手段(図示せず)を用いて、
縮小光学系の軸に同心で固定の遮光板8に対して保持合
わせ機構10と11を同期させ且つウェハ保持合わせ機構11
をマスク保持合わせ機構10に対して縮小倍率分低速で移
動させることにより、マスク6上の広い領域のパターン
をウェハ3上に形成することができる。In FIG. 2, light incident parallel to the optical axis L of the spherical mirror and close to the axis crosses the axis having a radius of curvature 1/2 of the spherical surface, but as it deviates from the axis, Due to the aberration, the intersection point on the axis moves, and the pattern at the image forming point becomes blurred. However, the light passing through a position at a height higher than the axis and the light passing through the vicinity of the position have a smaller variation in the intersection with the axis after reflection as the width at that position becomes narrower, that is, the pattern blurring at the image forming point. Can be made smaller. Therefore, a light-shielding plate 8 having a narrow arc-shaped cutout is placed at this position, and other components are cut, so that an imaging pattern with a small blur can be obtained. As described in the beginning of this [Embodiment] section, the NA required for obtaining fine resolution in the X-ray region may be small because the wavelength is short, and only a part of one concave mirror is required. By using, it is possible to form a pattern without aberration. For example, a reduction ratio of 1/10 and a wavelength of 10
In the example of the resolution ε = 0.1 μm on the 0Å image plane, the numerical aperture NA on the mask surface is NA = 0.005, and if the distance between the notch and the object is 100 mm, the notch may be 0.5 mm. Since the image forming pattern at this time is a cutout 8a on the circular arc of the light shielding plate 8 reduced, in order to obtain an exposure pattern of a large area, a moving means (not shown) is used.
The holding and aligning mechanisms 10 and 11 are synchronized with the light shielding plate 8 which is fixed concentrically with the axis of the reduction optical system and the wafer holding and aligning mechanism 11 is provided.
It is possible to form a pattern of a wide area on the mask 6 on the wafer 3 by moving at a low speed relative to the mask holding and aligning mechanism 10 by the reduction ratio.
反射ミラー9では、入射光は全反射となるような角度で
入射される。反射ミラー9は、入射光5をシンクロトロ
ン放射光としたときのミラー入射効率向上のために設け
るものであり、矩形形状のシンクロトロン放射光を円弧
状に集光し、入射角度によって波長選択性をもたせたも
のである。反射ミラー9としては、全反射ミラーのかわ
りに、回折格子または多層膜ミラーを用いる事も出来
る。マスク6は反射型であるが、透過型を用いても同様
の効果が得られる。The incident light is incident on the reflection mirror 9 at an angle such that total reflection occurs. The reflection mirror 9 is provided to improve the mirror incidence efficiency when the incident light 5 is the synchrotron radiation light, and collects the rectangular synchrotron radiation light in an arc shape, and wavelength selectivity according to the incident angle. It is something that has. As the reflection mirror 9, a diffraction grating or a multilayer film mirror can be used instead of the total reflection mirror. Although the mask 6 is a reflective type, the same effect can be obtained by using a transmissive type.
第3図は本発明の第3の実施例を示す構成図であり、形
成されたパターンを収差をより小さくするために第2図
の凹面ミラー7に対して凸面ミラー12を追加したもので
ある。第3図において、凹面ミラー7と凸面ミラー12
は、縮小光学系を構成する。FIG. 3 is a constitutional view showing a third embodiment of the present invention, in which a convex mirror 12 is added to the concave mirror 7 of FIG. 2 in order to make the formed pattern smaller in aberration. . In FIG. 3, the concave mirror 7 and the convex mirror 12
Constitutes a reduction optical system.
第4図は本発明の第4の実施例であり、マスク13を透過
型としたものである。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention in which the mask 13 is of a transmission type.
第3図,第4図において、マスク6または13により反射
または透過したX線は、多層膜を形成した凸面ミラー12
によって拡大反射され、多層膜を形成した凹面ミラー7
によって集光され、ウェハ3面にマスク6または13上の
パターンを結像させる。第2図におけると同様に、ウェ
ハ3上のパターンは遮光板8によって円弧状のパターン
となっているため、保持合わせ機構10,11を遮光板8に
対して同期して移動させることにより、広い面積のマス
ク上のパターンをウェハ上に露光できる。この場合の2
つのミラーの曲率半径比は光線追跡等の手法により収差
最小の最適化が図られ、曲率半径比の値を2.4〜2.6の範
囲とすることにより最適構成条件を得、収差の小さなパ
ターン形成ができる。In FIGS. 3 and 4, the X-ray reflected or transmitted by the mask 6 or 13 is the convex mirror 12 having a multilayer film formed thereon.
Concave mirror 7 that is magnified and reflected by a multilayer film
The light is focused by and the pattern on the mask 6 or 13 is imaged on the surface of the wafer 3. As in the case of FIG. 2, since the pattern on the wafer 3 is an arc-shaped pattern by the light shielding plate 8, the holding and aligning mechanisms 10 and 11 are moved in synchronization with the light shielding plate 8 to make the pattern wider. The pattern on the mask of area can be exposed on the wafer. 2 in this case
The radius of curvature ratio of the two mirrors is optimized for minimum aberration by a method such as ray tracing. By setting the value of the radius of curvature ratio to be in the range of 2.4 to 2.6, optimum configuration conditions can be obtained and a pattern with small aberration can be formed. .
第5図は、2個のミラーでの球面収差の計算結果例であ
り、横軸に収差量、縦軸に光軸からの距離(軸高)を示
し、凸面の曲率半径に対する凹面の曲率半径をパラメー
タとして示したものである。半径比が2.4のときには軸
高11mmの近傍で、半径比が2.5のときには軸高8mm近傍
で、収差量変化の小さい条件が見い出せ、この近傍のみ
通過する光学系の構成することにより、良好な結像パタ
ーンが得られる。FIG. 5 is an example of the calculation result of spherical aberration in two mirrors, in which the horizontal axis shows the amount of aberration, the vertical axis shows the distance from the optical axis (axial height), and the radius of curvature of the concave surface with respect to the radius of curvature of the convex surface. Is shown as a parameter. A condition with a small change in aberration can be found near the axial height of 11 mm when the radius ratio is 2.4, and near the axial height of 8 mm when the radius ratio is 2.5.By constructing an optical system that passes only in this vicinity, a good result can be obtained. An image pattern is obtained.
第5図の例は凸球面の半径を20mmとしたものであるが、
他の場合も第6図に示すように同様となる。第6図は、
凸球面の半径を10mmから100mmまで変化させたときの結
果である。In the example of FIG. 5, the radius of the convex spherical surface is 20 mm,
The same applies to other cases as shown in FIG. Figure 6 shows
The results are obtained when the radius of the convex spherical surface is changed from 10 mm to 100 mm.
以上説明したように本発明は、X線の進行方向に沿って
第1の基板と第2の基板との間に縮小光学系を設置し、
第1の基板を縮小光学系の光軸上より離れた位置に配置
することにより、X線から真空紫外領域での縮小投影露
光を構成できるので、大きな面積での露光が可能とな
り、1μm以下の微細なパターンを容易に得ることがで
き、マスク上のパターンサイズも5〜10倍のレチクルパ
ターンでよく、制作が容易になると共に、マスクの検査
・修正技術も従来装置を利用でき、現状の1μm程度の
製造プロセスを利用できる効果がある。As described above, the present invention installs the reduction optical system between the first substrate and the second substrate along the X-ray traveling direction,
By arranging the first substrate at a position away from the optical axis of the reduction optical system, reduction projection exposure in the vacuum ultraviolet region from X-rays can be configured, so that exposure in a large area becomes possible and 1 μm or less. A fine pattern can be easily obtained, and the pattern size on the mask can be a reticle pattern that is 5 to 10 times larger, facilitating production, and using the conventional equipment for mask inspection and repair technology. There is an effect that a manufacturing process of a certain degree can be used.
また、縮小投影露光構成により、マスクとウェハの合わ
せ余裕が増大し、プロキシミティ露光での厳しい機構精
度が不要となる効果もある。In addition, the reduced projection exposure configuration has an effect of increasing the alignment margin between the mask and the wafer, and eliminating the need for strict mechanical precision in proximity exposure.
さらに、縮小光学系の光軸より同心に切り欠きをもつ遮
光板を置き、マスクとウェハを同期させることにより、
収差のないパターンを多数かつウェハの広い面積に縮小
転写することができ、25000Å以下の屈折光学系で問題
となる狭い視野サイズを解決することができる効果があ
る。Furthermore, by placing a light-shielding plate having a cutout concentric with the optical axis of the reduction optical system and synchronizing the mask and the wafer,
A large number of aberration-free patterns can be reduced and transferred onto a wide area of a wafer, and a narrow visual field size, which is a problem in a refracting optical system of 25000Å or less, can be solved.
第1図〜第4図は本発明に係わるX線縮小投影露光装置
装置の第1〜第4の実施例を示す構成図、第5図,第6
図は球面収差の計算結果を示すグラフ、第7図は従来の
微細パターン形成方法を説明するための構成図、第8図
はランアウト誤差を示す説明図、第9図は従来の全反射
型のX線縮小投影露光装置を示す構成図である。 3……ウェハ、5……入射光、6,13……マスク、7……
凹面ミラー、8……遮光板、8a……切り欠き、9……反
射ミラー、10……マスク保持合わせ機構、11……ウェハ
保持合わせ機構、12……凸面ミラー。1 to 4 are configuration diagrams showing first to fourth embodiments of an X-ray reduction projection exposure apparatus apparatus according to the present invention, FIGS.
FIG. 7 is a graph showing the calculation result of spherical aberration, FIG. 7 is a configuration diagram for explaining a conventional fine pattern forming method, FIG. 8 is an explanatory diagram showing runout error, and FIG. 9 is a conventional total reflection type. It is a block diagram which shows an X-ray reduction projection exposure apparatus. 3 ... Wafer, 5 ... Incident light, 6,13 ... Mask, 7 ...
Concave mirror, 8 ... Shading plate, 8a ... Notch, 9 ... Reflective mirror, 10 ... Mask holding and aligning mechanism, 11 ... Wafer holding and aligning mechanism, 12 ... Convex mirror.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 直 神奈川県厚木市森の里若宮3番1号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−9632(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nao Ishihara 3-1, Morinosato Wakamiya, Atsugi City, Kanagawa Pref., Atsugi Telecommunications Research Laboratories, Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-62-9632 (JP, A)
Claims (2)
に位置する縮小光学系と、 この縮小光学系と光源との間に位置し、かつ、前記縮小
光学系の軸に対して同心となる円弧状の切り欠きを有す
る遮光板と、 この遮光板に対して第1の基板と第2の基板とを同期さ
せて移動させる移動手段と を備え、 前記第1の基板は前記縮小光学系の光軸上より離れた位
置に配置し、この第1の基板からのX線は、前記縮小光
学系のその光軸より所定の距離だけ離れたところに入射
するようにしたことを特徴とするX線縮小投影露光装
置。1. A first substrate having a figure, an incidence means for injecting X-rays on the first substrate, a second substrate having photosensitivity to X-rays, and a traveling direction of X-rays. A reduction optical system positioned along the first substrate and the first substrate, and a circle positioned between the reduction optical system and the light source and concentric with the axis of the reduction optical system. A light-shielding plate having an arcuate notch and a moving unit that moves the first substrate and the second substrate in synchronization with the light-shielding plate are provided, and the first substrate is the light of the reduction optical system. The X-rays are arranged at a position apart from the axis, and the X-rays from the first substrate are made to enter at a position apart from the optical axis of the reduction optical system by a predetermined distance. Reduction projection exposure apparatus.
なり、前記凸面の球面ミラーの曲率半径に対する前記凹
面の球面ミラーの曲率半径の比が2.4〜2.6であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のX線縮小投影露
光装置。2. The reduction optical system is composed of concave and convex spherical mirrors, and the ratio of the radius of curvature of the concave spherical mirror to the radius of curvature of the convex spherical mirror is 2.4 to 2.6. 2. An X-ray reduction projection exposure apparatus according to claim 1.
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-
1986
- 1986-09-02 JP JP61205143A patent/JPH0789537B2/en not_active Expired - Lifetime
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